[0001] La présente invention concerne une machine pour le reprofilage du champignon des
rails comportant une ou plusieurs têtes de meulage par file de rails des moyens de
positionnement et d'avance du ou des outils de coupe sur le champignon, la ou les
têtes de meulage étant disposées autour du champignon de sorte à créer une ou plusieurs
facettes déterminées par les tangentes théoriques le long d'une, respectivement plusieurs,
génératrice du profil théorique du champignon.
[0002] Pour reprofiler les rails de chemin de fer déformés par le trafic il faut d'une part
éliminer les ondulations créées sur la surface de roulement et d'autre part enlever
les bourrelets créés de part et d'autre du champignon. Pour effectuer le reprofilage
de la surface de roulement on utilise des machines de meulage et des ébarbeuses pour
enlever les bourrelets . Les ébarbeuses munies de meules inclinées enlèvent une quantité
de matière à chaque passage en fonction de la force d'appui qui leur est appliquée.
[0003] Pour obtenir un reprofilage précis il faut guider et positionner la meule par rapport
à l'axe le plan de roulement P1 (fig.1) et la face latérale intérieure P2 du rail
de manière que la tangente théorique T au profil désiré (théorique) puisse être obtenue.
Bien sûr pour le reprofilage complet du champignon on utilise plusieurs meules inclinées
à des angles différents dans un plan transversale à la voie lesquelles doivent être
guidées pour obtenir une multitude de facettes déterminant respectivement les tangentes
théoriques Ti,T2,T3, etc. le long des génératrices Gl,G2,G3 etc. du champignon.
[0004] Une telle machine est décrite dans le CH-A-633.336. Un véhicule de rectification
du champignon des rails est équipé de deux groupes de têtes de meulage par file de
rails. Chaque groupe comprend quatre têtes de meulage formant un patin de meulage
suspendu au châssis du véhicule. Deux patins se faisant face, un par file de rails,
sont reliés par leur partie médiane à un élément de liaison. Chaque patin est déplaçable
angulairement dans un plan transversal de la voie afin de permettre de modifier l'orientation
des têtes de meulage et pouvoir ainsi rectifier l'ensemble du champignon en plusieurs
passages. Selon une variante chaque tête de meulage est munie des moyens permettant
son pivotement individuel par rapport aux autres meules du patin de meulage et.parallèlement
à un plan transversal de la voie, augmentant ainsi les possibilités d'approche du
profil du champignon. Des moyens permettant le changement d'inclinaison des patins
et/ou de têtes de meulage pas à pas sont prévus. Un vérin et deux timons articulés
à une console fixée sous le châssis du véhicule assurent la suspension de chaque patin
de meulage, le vérin assurant d'une part le relevage du patin pour la marche haut
le pied et d'autre part le réglage de la pression d'appui du patin sur la file de
rails. Chaque tête de meulage peut être réglée individuellement en hauteur par rapport
au patin de meulage au moyen d'une coulisse.
[0005] Les possibilités de réglage de l'inclinaison du patin ainsi que le réglage de l'inclinaison.
de chaque tête de meulage par rapport au patin permettent une approche optimale de
la courbe théorique du profil " du champignon. L'ensemble de têtes de meulage formant
le même patin sont appliquées solidairement sur le rail sans avoir la possibilité
de commander individuellement l'avance de chaque meule, qui peut, bien sûr, être positionnée
en hauteur par rapport aux autres meules. Ce positionnement s'opère, au moyen d'une
vis commandée par un volant avant le commencement du meulage et ne peut être modifié
pendant l'avance de la machine. D'autre part, aucun moyen de contrôle de positionnement
du patin n'est décrit sauf le vérin de levage qui sert également au réglage de la
force d'appui du patin sur le rail. Le système de patins est satisfaisant si les génératrices
sont relativement serrées. Dans ce cas, les ondulations sont éliminées en fonction
de la longueur du patin, c'est-à-dire la distance extrême entre les têtes de meulage.
Dans le cas où les génératrices sont écartées, le contrôle de travail s'avère difficile
et les meules ont tendance à copier les ondulations sur les bavures, du fait que le
patin n'est plus guidé.
[0006] Le
CH-A-614
-476 décrit également une machine de meulage de la surface de roulement des rails comportant
un dispositif de commande de l'avance de l'outil de coupe asservi en fonction des
dimensions de l'ondulation et de l'usure de l'outil, mais pas en fonction de la tangente
théorique au profil du champignon.
[0007] La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une machine
évitant le meulage du profil du champignon au-delà de la tangente théorique au profil
désiré (théorique).
[0008] La machine selon l'invention est caractérisée par le fait que chaque tête de meulage
comporte un organe situé dans le plan de la facette ou dans un plan parallèle détectant
l'arrivée de l'outil de coupe dans le plan de la tangente théorique et commandant
le blocage des moyens -de positionnement et d'avance de l'outil de coupe contre le
champignon dès que le plan de la tangente théorique est atteint.
[0009] Les avantages obtenus grâce à l'invention consistent en ce que l'outil de coupe ne
peut pas avancer au-delà du plan de la tangente théorique prédéterminée ce qui évite
un meulage trop profond ou un meulage partiel et permet d'obtenir une approche optimale
du profil. Une butée mécanique basculante peut être placée face à l'outil de coup.-
et à la fin de son basculement, sous l'action de l'avance de l'outil, l'avance de
la tête de meulage est bloquée, la position de la butée étant telle qu'à la fin de
son basculement la face active de l'outil de coupe a atteint le plan de la tangente
théorique. La butée agit directement ou indirectement à travers un détecteur de proximité,
sur une valve hydraulique ou pneumatique du circuit d'alimentation d'un vérin de positionnement.
[0010] Selon une variante, à la place d'une butée mécanique on peut utiliser un détecteur
pneumatique, dont le jet d'air est placé sur la tangente théorique et dès que l'outil
de coupe arrive devant l'orifice par lequel l'air sort il perturbe le jet d'air, cette
perturbation étant détectée la valve de blocage du vérin de positionnement est actionnée.
[0011] Les têtes de meulage sont surtout utilisées groupées et reliées à une base de meulage
guidée d'une part dans le plan médian vertical du rail c'est-à-dire le plan longitudinal
qui passe par l'axe de symétrie du profil transversal du rail, et d'autre part en
hauteur par l'appui sur la surface des rails, par exemple moyennant des galets ou
des patins. Les têtes de meulage dépendant de cette base sont inclinées à des angles
différents dans un plan transversal aux rails c'est-à-dire perpendiculaire à la direction
longitudinale des rails.
[0012] Selon une variante l'angle d'inclinaison de chaque tête peut être modifié, soit pas
à pas entre deux valeurs limites prédéterminées, soit prendre l'une ou l'autre de
deux valeurs prédéterminées.
[0013] Selon une autre variante la modification de l'angle d'inclinaison de chaque tête
s'effectue indépendamment des autres têtes et selon encore une autre variante les
têtes d'une base-de meulage sont montées solidaires les unes aux autres de sorte que
la modification de l'angle d'inclinaison s'opère simultanément pour toutes les têtes
les angles relatifs entre les têtes restant toujours les mêmes.
La figure 1 représente une coupe transversale du champignon d'un rail déformé.
La figure 2 représente une vue de côté d'une tête de meulage selon la ligne II-II
de la figure 3
La figure 2a représente une variante d'un détail de la figure 2.
La figure 3 représente une vue de la tête de meulage selon la ligne III-III de la
figure 2.
La figure 4 est une vue schématique latérale d'une base de meulage, les têtes étant
montées solidaires les unes des autres.
La figure 5 est une vue analogue à la figure 4 d'une base de meulage dont l'inclinaison
de chaque tête de meulage peut être modifiée indépendamment des autres.
La figure 6 est une vue schématique de front d'une base de meulage présentant le dispositif
pour faire varier l'inclinaison, certaines parties ayant été omises pour plus de clarté.
La figure 7 est une vue partielle d'un profil de rail avec indication des centres
et des rayons de courbure.
[0014] Chaque tête de meulage (fig.2,3) comporte un châssis
1 muni de deux paires d'orifices 27a,27b par lesquels est fixé à une base de meulage
installée sur un véhicule de meulage, un moteur électrique 2 portant l'outil de coupe
sous la forme d'une meule 3 entrainée par l'intermédiaire de la broche 4 et suspendu
au châssis 1 par quatre balanciers 5,6,7,8 formant deux parallélogrammes de suspension
5, et 7,8. Les balanciers 5 et 7 sont articulés d'un côté sur un axe 9 solidaire du
châssis 1 et d'autre part sur la cage du moteur 2 par des articulations 5a respectivement
7a. Les balanciers 6,8 qui sont en fait des leviers de première espèce, sont articulés
par un point intermédiaire à un axe 10 solidaire du châssis 1 et par une de leurs
extrémités 6a respectivement 8a à la cage du moteur 2. La seconde extrémité du levier
8 s'applique ou bute à la tige 11 d'un vérin 12, de préférence hydraulique, solidaire
du châssis 1, tandis que la seconde extrémité du levier 8 est articulée à la tige
13 d'un vérin 14, de préférence pneumatique, suspendu par une articulation 15 à une
projection 1a du châssis 1. Le vérin 11 est le vérin de positionnement de la meule
tandis que le vérin 14 est le vérin de meulage, c'est-à-dire celui qui règle la force
d'appui de l'outil sur le rail. Bien entendu il serait possible de remplacer les deux
vérins par un seul, néanmoins, pour un positionnement précis il vaut mieux utiliser
un vérin hydraulique dont la fonction est uniquement le positionnement et non le réglage
de la force d'appui.
[0015] Sur une projection 16 du châssis parallèle à la surface latérale de la meule 3 est
articulé autour d'un axe 17a un levier coudé 17 par l'intérieur de l'angle, de sorte
que son extrémité 18 soit disposée face à la partie périphérique de la surface active
de la meule 3. Cette extrémité 18 est munie d'un ergot 19 d'un matériau présentant
une résistance à l'abrasion plus grande que celui de la meule 3. La seconde extrémité
20 du levier 17 présente une projection approximativement perpendiculaire au bras
du levier adjacent lequel est soumis à la force d'un ressort 21 qui fait basculer
le levier 17 de sorte que l'ergot 19 soit en position de repos dans le plan A (en
pointillé) tenu contre une butée pas illustrée. La projection de l'extrémité 20, lorsque
le levier poussé par la meule 3 est basculé dans le sens des aiguilles d'une montre,
vient buter contre une valve 22 commandant le circuit hydraulique du cylindre 12 bloquant
ainsi la course de la tige 11 et par conséquent l'avance de la meule 3. Entre le moment
où la meule 3 entre en contact avec l'ergot 19 et le moment où la valve ?2 est actionnée
la meule avance d'une distance D. A la fin du basculement du levier 17 l'extrémité
de l'ergot 19 et par conséquent la surface active de la meule 3 se trouve sur la tangente
théorique T au profil théorique du champignon du rail 23.
[0016] Selon une variante la valve 22 peut être remplacée par un détecteur de proximité
détectant l'approche de l'extrémité 20 du levier et commandant par un circuit électro-hydraulique
ou électro-pneumatique le blocage de l'alimentation du cylindre du vérin 12.
[0017] Selon une troisième variante illustrée à la figure 2a au lieu du levier basculant
17 on peut utiliser un détecteur de proximité 24, notamment un détecteur pneumatique.
Dans ce cas, le détecteur pneumatique 24 envoie par une buse un jet d'air comprimé
parallèlement à la surface active de la meule 3, la buse étant placée exactement sur
la tangente théorique T. Lorsque la surf-ace latérale de meule 3 approche de la buse
perturbe le jet d'air et cette perturbation étant détectée un circuit électro-hydraulique
ou électro-pneumatique agit comme précédemment sur le vérin de positionnement 12.
[0018] Il est évident que le reprofilage des rails n'est pas rationnel avec une seule meule
par file de rails. Habituellement on groupe plusieurs meules en les fixant à une inclinaison
différente sur une base de meulage munie de patins ou de galets pour être guidée par
rapport au plan médian du rail.
[0019] A la figure 4, on a représenté tout à fait schématiquement une base de meulage 25
comprenant trois têtes de meulage référencées 26, une tête de meulage 26 correspond
à une unité représentée aux figures 1 et 2.
[0020] Les trois têtes de meulage 26 sont solidaires les unes des autres par des tiges 27'
tandis que les têtes situées aux extrémités sont fixées sur la base 25 par des tiges
de guidage 27 fixées aux orifices 27a et 27b de leur châssis 1 respectif (Fig.2+3).
Chaque tête de meulage est fixée à une inclinaison différente des autres ainsi en
un seul passage on reprofile le champignon de rail selon trois génératrices G1,G2,G3
(fig.1) en créant des facettes tangentielles contenant respectivement les tangentes
théoriques correspondantes Tl,T2,T3. Si en un seul passage les tangentes théoriques
ne sont pas atteintes on effectue un deuxième voire plusieurs passages jusqu'à ce
que le profil voulu soit obtenu. Le châssis 28 de la base 25 repose par deux jambes
29,30 munies de deux patins 31 sur la surface de roulement de rails 23. Elle est suspendue
par deux vérins à double effet 32 assurant d'une part le retrait de la base 25 pour
la marche haut le pied et d'autre part le contact permanent des patins 31 avec les
rails lors du meulage. En outre comme représenté par la forme d'exécution selon les
figures 5 et 6 les patins 31 peuvent être remplacés par des galets 35. Des vérins,
comme ceux référencés 33 à la figure 6, assurent le guidage dans le plan horizontal
de la base 25 en plaquant des galets 34 contre la surface latérale intérieure du champignon.
[0021] Les têtes 26 de meulage peuvent soit être montées sur le châssis 28 avec une inclinaison
invariable les unes par rapport aux autres (fig.4) et dans ce cas on a deux possibilités
1) l'angle d'inclinaison de têtes ne peut pas être modifié, 2) on peut modifier l'angle
d'inclinaison de têtes en bloc, soit on peut modifier l'inclinaison de chaque tête
indépendamment des autres têtes entre deux valeurs limites, comme montré sur la figure
5 qui sera décrite plus tard.
[0022] Pour modifier l'angle d'inclinaison des têtes d'une base individuellement ou en bloc
on doit le faire en prenant la précaution de placer la face active de l'outil de coupe
parallèlement au plan tangent théorique au profil théorique du rail. Pour plus de
clarté on a représenté à la figure 7 la moitié d'un profil théorique d'un rail. On
peut considérer que la moitié du profil de la partie supérieure du champignon d'un
rail 23 est obtenu par le raccordement de trois arcs de cercle dont la mesure angulaire
est respectivement A1, A2, A3 centrés aux points C1,
C2, C3. Pour obtenir un reprofilage correct du champignon une tête de meulage doit être
guidée lors de la modification de l'angle d'inclinaison de sorte que deux points fixes
de la tête définissant une droite parallèle à la broche d'entrainement de l'outil
de coupe se déplacent sur deux trajectoires homothétiques à la courbe du profil du
champignon. Nous avons représenté sur la figure 7 ces trajectoires par les lignes
en pointillé 40a et 41a sans respecter les proportions entre les dimensions du profil
du rail 23 et la distance réelle aussi bien entre ces trajectoires qu'entre le rail
23 et les trajectoires 40a et 41a. Il est évident que la qualité du travail de profilage
est proportionnelle au nombre de facettes créées. Théoriquement on peut utiliser une
seule tête de meulage pour créer plusieurs facettes approchant le profil théorique
du champignon. Dans ce cas l'inclinaison de la tête pourra être modifiée autant de
fois que désiré d'une extrémité à l'autre du profil en prenant la précaution de guider
deux points fixes de la tête comme mentionné précédemment sur deux trajectoires 40a
et 41a. L'utilisation d'une seule tête n'étant pas rationnelle on utilise, comme déjà
mentionné, des bases dont chacune est munie d'au moins deux têtes et dans le cas présent
nous avons choisi à titre d'exemple une base à trois têtes (fig.4 et 6). Les possiblités
de modification de l'inclinaison de têtes d'une base sont les suivantes :
i) Si les têtes sont montées de sorte que l'inclinaison relative entre elles ne peut
pas être modifiée, comme représenté à la figure 4, alors la variation de l'inclinaison
de l'ensemble de têtes de la base est telle que les trois têtes restent toujours à
l'intérieur de l'arc A1, ou A2 ouA3. Dans ce cas la première tête est disposée de
sorte qu'elle reste à l'intérieur de l'arc A'1, respectivement A'2 respectivement A'3, la deuxième à l'intérieur de l'arc A"1, respectivement A"2,
respectivement A"3 et la troisième à l'intérieur de l'arc A"'1, respectivement A"'2,
respectivement A"'3.
ii) Si les têtes sont montées de sorte que l'inclinaison relative entre elles peut
varier, comme représenté à la figure 5, alors deux possibilités existent:
a) La première tête reste à l'intérieur de l'arc A1, la deuxième à l'intérieur de
l'arc A2 et la troisième à l'intérieur de l'arc A3, lors de la modification de leur
inclinaison.
b) L'inclinaison de chaque tête peut varier à l'intérieur de la totalité de l'arc
A1+A2+A3.
[0023] A la figure 6 nous avons représenté les moyens par lesquels on peut faire varier
l'angle d'inclinaison d'une tête de meulage ou des têtes multiples, comme montré à
la figure 4, montées sur une base de meulage. Il s'agit d'une vue de front correspondant
à la figure 5 certaines parties ayant été omises. La base représentée à la figure
5 présente comme différence par rapport à celle de la figure 4 le fait que les têtes
sont montées de sorte que l'on peut modifier leur angle d'inclinaison indépendamment
l'une de l'autre. En outre le patin 31 a été remplacé par un galet 35. Les mêmes références
suivies d'un zéro ont été utilisées pour les éléments de la figure 5 correspondant
à la figure
4.
[0024] Avant de décrire la fixation des têtes de meulage nous décrirons les moyens pour
faire varier l'inclinaison d'une tête représentés à la figure 6. Le châssis 280 repose
sur la surface de roulement du rail 23 par des galets 35 et il est guidé horizontalement
par des vérins 330 et des galets 340. Le châssis 280 est composé de deux poutres tubulaires
36 et 37 carrossées par des tôles présentant vu de front une section triangulaire.
Afin de pouvoir modifier l'inclinaison d'une tête de meulage 260 on a monté les tiges
270 sur un balancier 38 (en pointillé) suspendu au châssis 280 de la base de meulage
250 par un vérin 39. Les deux tiges 270 sont guidées dans deux rainures circulaires
40,41 correspondants aux lignes 40a et 41a de la figure 7. Les rainures 40 et 41 sont
des arcs de cercle centrés au point 0'1 qui est le centre de courbure d'un arc de
cercle du profil du champignon délimité par les deux tangentes T'1 et T'2 formant
un angle B'1 qui correspond à l'angle entre les deux positions extrêmes de la tête
de meulage, l'angle étant de l'ordre par o exemple de 10 .
[0025] Les rainures 40 et 41 peuvent correspondre à un des arcs A1,A2,A3 de la figure 7
des lignes 40a et 41a ou à la totalité de l'arc A1+
A2+A3. Dans le cas de la base représentée à la figure 4 les têtes 2G doivent rester
à l'intérieur de l'un des arcs A1,A2 ou A3 comme mentionné précédemment et dans ce
cas les rainures
40 et 41 correspondent à une portion de l'un de ces arcs de sorte que les têtes restent
respectivement à l'intérieur d'arcs A'1, A"1, A"'1 ou A'2, A"2, A"'3 ou A'3, A"3,
A"'3. Les têtes 26 étant solidaires les unes aux autres les tiges de fixation 27 des
deux têtes 26 situées aux extrémités sont guidés dans des rainures 40 et 41 et supportées
par un balancier 38 et un vérin 39 comme représenté à la figure 6.
[0026] Dans le cas de la base représentée à la figure 5 chaque tête 260 est suspendue au
châssis 280 de la base 250 par un dispositif analogue à celui représenté à la figure
6. Ainsi chaque tête 260 est suspendue par des tiges 270 collaborant avec des rainures
dont elles sont munies de plaques 43, 44, 45, 46 fixées au châssis 280 comme présenté
à la figure 6. Deux plaques que l'on appellera 42 et 47 sont fixées derrière les jambes
290 respectivement 300 de la base 250. Les rainures de chaque couple de plaques 42,
43 ou 44, 45 ou 46,47 correspondent respectivement à l'un des arcs A1, A2,
A3 (fig.7) ou à la totalité des arcs A1+A2+A3. Les tiges de guidage
270 sont reliées par des balanciers
38 suspendus et entrainés par des vérins 39 non représentés.
[0027] La modification d'inclinaison d'une tête de meulage (fig.5) ou d'un ensemble de têtes
(fig.4) entre deux valeurs limites peut être réalisée soit en modifiant l'inclinaison
pas à pas, l'entrainement étant commandé par exemple par un moteur, soit en ayant
la possibilité de donner à l'inclinaison deux valeurs déterminées. A titre d'exemple
pour ce dernier cas on peut considérer une base comme celle représentée à la figure
4 dont l'inclinaison des tètes est respectivement de 70 , 50 et 40 et après modification
de l'angle au moyen, par exemple, du dispositif de la figure 6 l'inclinaison respective
des tètes est de 60 , 40 et 30 .
[0028] En résumé une base de meulage peut être composée d'une ou plusieurs têtes de meulage
et dans le cas de base à plusieurs têtes l'angle d'inclinaison peut soit être modifié
en bloc pour toutes les têtes soit indépendamment l'une de l'autre, soit encore les
têtes sont montées fixes sur la base de meulage à une inclinaison déterminée.
1. Machine pour le reprofilage du champignon des rails comportant une ou plusieurs
têtes de meulage par file de rails, des moyens de positionnement et d'avance des outils
de coupe sur le champignon, la ou les têtes de meulage étant disposées autour du champignon
de sorte à créer une ou plusieurs facettes déterminées par les tangentes théoriques
le long d'une respectivement plusieurs génératrices du profil théorique du champignon,
caractérisée par le fait que chaque tête de meulage comporte un organe situé dans
le plan de la facette ou dans un plan parallèle détectant l'arrivée de l'outil de
coupe dans le plan de la tangente théorique et commandant le blocage des moyens de
positionnement et d'avance de l'outil de coupe contre le champignon dès que le plan
de la tangente théorique est atteint.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'organe détectant
que le plan de la tangente théorique est atteint comprennant une butée mécanique pour
être déplacée sous l'action de l'outil de coupe de préférence à partir d'une position
de repos et commandant le blocage de l'avance de l'outil de coupe dès que le plan
de la tangente est atteint.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la butée mécanique
agit mécaniquement sur une valve hydraulique ou pneumatique bloquant les moyens de
positionnement et d'avance.
4. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un détecteur de proximité
est associé à la butée mécanique, détectant la position de la butée lorsque la plan
de la tangente théorique est atteint et commandant une valve hydraulique ou pneumatique
bloquant les moyens de positionnement et d'avance.
5. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens détectant
que le plan de la tangente théorique est atteint comprennent un détecteur pneumatique
commandant une valve pneumatique ou hydraulique bloquant les moyens de positionnement
et d'avance.
6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'une ou
plusieurs têtes de meulage sont montées sur une base de meulage, la face active de
l'outil de coupe de chaque tête de meulage étant disposée parallèlement à un plan
d'une tangente théorique différente, et que la base de meulage est munie de moyens
de guidage parallèlement à l'axe des rails et au plan médian vertical du rail.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée parle fait que la base de meulage
comprend plusieurs têtes montées solidaires les unes des autres l'angle d'inclinaison
de chaque tête étant différent de l'autre et que la base est pourvue de moyens, notamment
de plaques munies de rainures de guidage, pour faire varier l'inclinaison de l'ensemble
des têtes par rapport à un plan transversal au rail autour d'un centre de courbure
déterminé du profil théorique du champignon permettant ainsi la formation successive
de deux ou plusieurs facettes approchant l'arc de cercle correspondant audit centre
de courbure.
8. Machine selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la base de meulage
comprend plusieurs têtes de moulage montées sur la base indépendamment l'une de l'autre
et que chaque tête est munle de moyens pour faire varier son angle d'inclinaison dans
un plan transversal au rail autour d'un ou plusieurs centres de courbure des arcs
de cercle constituant le profil du rail.